Metody eksperymentalne fizyki współczesnej II

KARTA KURSU DLA STUDIÓW DOKTORANCKICH - FIZYKA
Nazwa
Metody eksperymentalne fizyki współczesnej II
Nazwa w j. ang.
Experimental methods of modern physics II
Punktacja ECTS
Kod
Koordynator
dr hab. prof. UP Hoa Kim Ngan Nhu-Tarnawska
Zespół dydaktyczny
Hoa Kim Ngan Nhu-Tarnawska
2
Opis kursu (cele kształcenia)
Celem kursu jest zapoznanie doktorantów z metodami doświadczalnymi stosowanymi w badaniach
powierzchni ciał stałych. Zapoznanie studentów z aktualnymi kierunkami badań fizyki powierzchni materii
skondensowanej i układów cienkowarstwowych. Zaznajomienie z metodami teoretycznymi opisu procesów
powierzchniowych (takich jak np. adsorpcja, agregacja, dyfuzja) oraz sposobem ich wykorzystania do
zrozumienia i prawidłowej interpretacji wyników doświadczalnych. Przedstawienie współczesnych technik
badawczych materiałów przy użyciu
mikroskopu skanowania. Zostaną przedstawione teoretyczne
podstawy zjawiska tunelowania i oddziaływania między atomami. W ramach zajęć doktoranci zapoznają się
z aspektami technicznym prowadzenia pomiarów, aparaturą pomiarową oraz oprogramowaniem służącym
do opracowania wyników badań.
Efekty kształcenia
Efekt kształcenia dla kursu
Doktorant:
DKW01
DKW02
DKW03
Wiedza
DKW04
DKW05
- ma wiedzę dotyczącą podstawowych kierunków
badawczych fizyki powierzchni fazy skondensowanej
oraz układów cienkowarstwowych.
- zna podstawowe metody eksperymentalne badania
powierzchniowych i objętościowych własności fazy
skondensowanej.
Zna
najnowsze
osiągnięcia
eksperymentalne
fizyki
powierzchni
fazy
skondensowanej.
- zna wybrane metody eksperymentalne badania
topologii powierzchni i nanostruktur tworzonych na
powierzchni materiałów. Ma wiedzę z podstaw
technologii wytwarzania nowoczesnych materiałów:
technologii wzrostu cienkich warstw i heterostruktur, w
szczególności metody MBE (epitaksja z wiązek
molekularnych).
- zna podstawowe zastosowaniach układów hetero
struktur. Ma wiedzę z zakresu podstawowych metod
teoretycznego opisu własności strukturalnych i
elektronowych
różnego
rodzaju
układów
powierzchniowych. Ma wiedzę dotyczącą sposobu
użycia tych metod w zrozumieniu i interpretacji wyników
doświadczalnych.
- ma podstawową wiedzę dotyczącą symulacji procesów
powierzchniowych takich jak np. dyfuzja, adsorpcja,
dysocjacja oraz formowania się obrazów w Skaningowej
Mikroskopii Tunelowej i Mikroskopii Sił Atomowych.
Odniesienie do
efektów dla
studiów
doktoranckich
D_W10
D_W15,
D_W17
D_W01,
D_W02,
D_W05,
D_W08,
D_W10
D_W05,
D_W10,
D_W16
D_W12,
D_W13,
D_W17
1
Efekt kształcenia dla kursu
Doktorant:
DKU01
DKU02
Umiejętności
DKU03
DKU04
DKU04
- potrafi omówić wybrane zjawiska, eksperymenty,
metody badawcze i teorie fizyczne związane z
aktualnymi pracami w dziedzinie fizyki powierzchni.
- potrafi wybrać odpowiednie techniki doświadczalne do
realizacji określonego zadania badawczego.
- potrafi wybrać i ocenić metodę do wytwarzania
układów cienkowarstwowych i heterostruktur.
- posiada podstawowe umiejętności dotyczące symulacji
procesów powierzchniowych takich jak np. dyfuzja,
adsorpcja, dysocjacja.
- posiada podstawowe umiejętności dotyczące
wykorzystania poznanych metod teoretycznych do
zrozumienia i prawidłowej interpretacji wyników
doświadczalnych.
Efekt kształcenia dla kursu
Doktorant:
DKSK01
Kompetencje
społeczne
DKSK02
DKSK03
DKSK04
DKSK05
- rozumie rolę współczesnych metod doświadczalnych w
rozwoju materiałoznawstwa. Ma świadomość znaczenia
podejmowania badań naukowych w dziedzinie fizyki dla
rozwoju nauki i rozwoju cywilizacyjnego.
- rozumie konieczność stałego śledzenia literatury
fachowej.
- wykazuje umiejętność rozumienia i stosowania w
praktyce zdobytej wiedzy.
- korzysta z różnych źródeł informacji w celu
podnoszenia poziomu wiedzy i umiejętności, rozumie
wagę samokształcenia w podnoszeniu kwalifikacji
zawodowych i powodzeniu na rynku pracy.
- posiada umiejętność prezentowania oraz uzasadniania
i obrony swoich poglądów naukowych.
Odniesienie do
efektów dla
studiów
doktoranckich
D_U01,
D_U02
D_U03
D_U04,
D_U05
D_U05,
D_U09
D_U09
Odniesienie do
efektów dla
studiów
doktoranckich
D_K01
D_K02
D_K04
D_K14, D_K16
D_K05
Organizacja
Forma zajęć
Liczba godzin
Wykład
(W)
zajęcia w grupach
A
K
L
S
P
E
30
Opis metod prowadzenia zajęć
Zajęcia prowadzone są metodą wykładu z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych oraz dyskusji
dotyczących omawianych zagadnień.
W ramach zajęć zostaną zaprezentowane pracownie fizyki eksperymentalnej, w szczególności
Laboratorium Nanostruktur UP.
2
Forma zaliczenia
kursu
Egzamin
Zaliczenie z oceną
Zaliczenie
x
Kryteria oceny
Forma zaliczenia: kolokwium pisemne.
BARDZO DOBRY - Doktorant posiada wiedzę i umiejętności wymienione w punktach
DKW01- DKW05 i DKU01- DKU04 oraz kompetencje DKSK01- DKSK05 i wykazuje
samodzielność, operatywność i twórcze podejście w ich stosowaniu.
DOBRY - doktorant posiada wiedzę i umiejętności wymienione w punktach DKW01DKW05 i DKU01- DKU04 oraz kompetencje DKSK01- DKSK05.
DOSTATECZNY - doktorant posiada wiedzę i umiejętności przynajmniej z dwóch
punktów z każdego z zakresów DKW01- DKW05 i DKU01- DKU04 oraz kompetencje
DKSK01- DKSK05.
NIEDOSTATECZNY - doktorant nie posiada wiedzy i umiejętności wymienionych w
punktach DKW01- DKW05 i DKU01- DKU04 oraz kompetencje DKSK01- DKSK05.
100 – 81% - bdb
80 – 61% - db
60 – 50% - dst
Uwagi
Treści merytoryczne (wykaz tematów)
1.
2.
3.
4.
Technika ultra wysokiej próżni (UHV).
Oddziaływanie elektronów z materią. Elektronowy mikroskop skaningowy (SEM, TEM, STEM).
Spektroskopia elektronów Augera (AES). Spektroskopia strat energii elektronów (EELS).
Dyfrakcja niskoenergetycznych elektronów (LEED). Dyfrakcja obiciowa wysokoenergetycznych
elektronów (RHEED).
5. Oddziaływanie jonów z powierzchnią. Dyfrakcja jonów niskoenergetycznych (LEID). Rozpraszanie
jonów niskoenergetycznych (LEIS). Rozpraszanie atomów helu (HAS). Rozpraszanie wstecznie
Rutherforda (RBS).
6. Zjawiska emisji termicznej i polowej. Działo elektronowe (LEG i FEG). Polowa Mikroskopia Jonowa
(FIM).
7. Zjawisko tunelowania. Mikroskop skaningowy tunelowy (STM).
8. Oddziaływania między atomami. Mikroskopia sił atomowych (AFM, FFM, MFM).
9. Manipulowanie atomami i „pisanie atomami” (pisanie w nanoskali).
10. Wzrost warstw. Technika MBE (epitaksja z wiązki molekularnej). Technika rozpylania katodowego.
Wykaz literatury podstawowej
A. Oleś. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego. (Wydawnictwo Naukowo-Techniczne. 1999).
D.P. Woodruff, T.A. Delchar, Modern techniques of surface science (Cambridge University Press. 1990).
The UK Surface Analysis Forum. Introductions to Many Surface Science Techniques.
http://www.uksaf.org/tech/list.html
Wykaz literatury uzupełniającej
C. Kittel. Wstęp do fizyki ciała stałego. (Wydawnictwo Naukowe PWN. 2012).
M. Nowicki. Efekty dyfrakcyjne elektronów pierwotnych i wtórnych w badaniach strukturalnych (Wrocław.
2003).
H. Ibach. Physics of Surface and Interfaces (Springer. 2006).
H. Lüth. Solid Surfaces, Interfaces and Thin Films (Springer. 2001).
3